Цифровой термометр на микроконтроллере своими руками. Двухканальный термометр на микроконтроллере ATmega8 и датчиках DS18B20. Внешний вид готовой печатной платы для термометра
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.
Девайс предназначен для измерения температуры во всем диапазоне датчика DS18B20 (от -55 до +125 градусов), с точностью до 0,1 градуса. Точность 0,1 является весьма условной, т.к. заявленная производителем точность самого датчика DS18B20 - 0,5 градуса. Тем не менее, ко мне очень часто обращались люди с предложением сделать термометр с индикацией до 0,1 градуса, что я и сделал.
Термометр измеряет температуру и индицирует ее на 4-х разрядном светодиодном индикаторе. Разные диапазоны температур индицируются по разному:
-55,0...-10,0 - в формате -ХХ.Х без символа градуса
-9,9...0,1 - в формате -Х.Х и символ градуса
0,0...9,9 - в формате Х.Х и символ градуса
10,0...99,9 - ХХ.Х и символ градуса
100,0...125,0 - ХХХ.Х без символа градуса
Кроме того в термометре реализована функции приглушения яркости индикаторов. Яркость выбирается кнопкой S. Пока кнопка нажата - яркость высокая, если не нажата - яркость низкая. Вместо кнопки можно подключить датчик освещенности, чтобы яркость менялась автоматически в зависимости от времени суток (точнее освещенности).
Термометр собран на 2-х печатных платах. Плата индикатора и плата контроллера. Платы спаиваются между собой под углом 90 градусов, согласно контактных площадок. При монтаже микросхемы 7805 у нее нужно срезать теплоотводящий фланец. Индикатор может быть любым, красным или зеленым. Важно, чтобы он был под динамическую индикацию с общим анодом.
Термометр будет правильно работать только с датчиком DS18B20, датчики DS1820, DS18S20 и т.п. для данного термометра не пригодны! Для питания прибора подойдет любой стабилизированный или не стабилизированный блок питания выдающий постоянное напряжение 7...12 вольт. Например, можно использовать не нужное зарядное устройство для мобильника. Если выходное напряжение блока питания не превышает 8 вольт, то вместо стабилизатор 7805 можно применить и 78L05, но если будет сильный его нагрев, придеться увеличить сопротивления в катодах индикатора до 220 ом.
В интернете много разных схем цифровых термометров, но эта отличается своей простотой, малым количеством радиоэлементов и надежностью, а пугаться того, что она собрана на микроконтроллере не стоит, т.к его очень легко запрограммировать.
Основа схемы термометра микроконтроллер PIC16F628A, он выбран не случайно во первых его легко достать, а во вторых он достаточно дешевый, кроме того он обладает блоком энергонезависимой памяти и внутренней RC цепочкой, которую мы применим в роле тактового генератора с фиксированной частотой на четыре МГц. Это позволило нам существенно облегчить вес схемы, уменьшив общее количество радиокомпонентов.
В качестве измерительного датчика температуры мы взяли недорогой и доступный цифровой датчик DS18B20 передающий информацию о температуре сразу в цифровом виде, что позволило исключить из схемы достаточно дорогой АЦП. В соответствии со своими техническими характеристиками датчик DS18B20 может измерять температуру в диапазоне от -55… +125 °С. И
Информация подается на трех разрядный семисегментный индикатор зеленого цвета с общим катодом, и только поэтому дробная часть информации о температуре не выводится, поэтому если требуется более высокая точность измерения используйте другой сегментный индикатор. Сопротивления R5-R11 применяются с целью токоограничения, катоды индикатора подсоединяются через биполярные транзисторы типа КТ315, это позволяет разгрузить отдельные пины микроконтроллера.
Собрана схема на печатной плате, вместе с цифровым индикатором. Датчик и питание подсоединяются отдельно. Если температурный преобразователь не подсоединен, на индикаторе загорается буква Е. Диод VD1 предназначен для защиты от случайной переполюсовки.
Печатная плата схемы цифрового термометра, отображена на рисунке ниже, была сделана в специализированной программе . Этот чертеж в оригинале вы сможете найти в архиве по зеленой стрелочке в начале статьи.
Термометр способен работать как с преобразователем DS18B20, так и с датчиком DS1820(DS18S20). Под каждый температурный преобразователь применяется своя прошивка микроконтроллера. На фотографии выше показан вариант этого измерительного устройства с уже установленным на печатную плату диодным мостом и стабилизатором типа 7805. Кроме того, к конструкции добавлен светодиод, который кратковременно загорается во время опроса МК температурным датчиком. Светодиод подсоединен между ножкой RB3 (9 вывод) и "массой", естественно с сопротивлением.
Схема универсального программатора EXTRA-PIC и сама программа, а также опсание ируководство по использованию. Сделайте это один раз и вы всегда сможете запрограмировать PIC микроконтроллер.
Для отображения температуры у микроконтроллера использованы два вывода для тактирования и для передачи информации.
Микросхемы 74164 регистрового сдвига при появлении тактового импульса, переносят значение входного сигнала на выход Q0. Значение прошлого то же передвигается на один шаг. Семи сегментные индикаторы подсоединены к регистровым выходам. К свободным выводам подключены светодиоды для индикации знака отрицательной температуры и номера считываемого температурного датчика. В роли температурных датчиков используется таже микросхема. В архиве к схеме вы найдете прошивку для микроконтроллера и чертеж печатной платы устройства.
Схема цифрового термометра, выполнена на микроконтроллере Attiny2313 и имеет выносной цифровой датчик DS18B20. Пределы измерения от -55 до +125 градусов, шаг измерения 0,1 градус. При необходимости можно использовать до восьми цифровых датчиков. Микроконтроллер обменивается данными с датчиком по протоколу 1Wire.
Как то попался мне на глаза телефон Nokia 3310 - внук бегал с ним игрался, естественно давно не рабочий. И тут вспомнил, что где-то видел схемы на дисплей от него. Погуглил, выдало несколько ссылочек, на устройства, мне понравился градусник, порывшись в коробочках нашел нашел термодатчик DS18B20, ну и решил собрать по этой схеме, тем более деталей в ней минимум. ЖК дисплей поддерживает два варианта работы: нормальный (на светлом фоне) и противоположный (на темном фоне). Менять режимы можно перемычкой JP1. Ниже смотрим саму схему термометра на микроконтроллере PIC12F629:Технические параметры устройства:
* Voltage ....................... 3 - 3.3 В
* Мин. шаг темп............. 0,1 " C
* Погрешность................... +/- 0,5 " C Темп.
* Обновляется каждые.... 1,2 sec.
* Amperage ................. 0,2 mA - 0,8 mA
* Диапазон измеряемых температур … от -55 до 125°C
Приступаем к сборке, сначала аккуратно извлек дисплей, стекло не стал выкидывать, решил его тоже приспособить.
Протравил плату, в архиве есть рисунок для технологии ЛУТ. Прошил и просто спаял. можно скачать тут. Сначала датчик подключил через разъем, но он иногда отключался, поэтому его просто припаял.
Самое трудное было припаять проводки к дисплею, на это ушло часа 2 сначала использовал компьютерный шлейф 40 пиновый - очень тяжело и не удобно, так что отказался от него и взял 80 пиновый шлейф, распустил, и все удачно получилось за 5 минут. Подал питание и... термометр заработал.
После небольших манипуляций с дрелью и напильником получилось такое окошко.
Осталось закрепить там родное стекло, даже не стекло, а пластик, но со свойством увеличения. Далее силиконовым пистолетом делаем точечную сварку - тут главное не перегреть дисплей. Так как аккумулятора на 3.6 вольта не было, поставил пока три слабенькие батарейки, они тоже дают 3.3 вольта. Со временем поставлю аккумулятор.
А вот весь термометр на микроконтроллере в сборе:
Работает без глюков и меряет температуру с точностью, не хуже чем у промышленных аналогов. Поэтому данную схему можно смело рекомендовать для повторения. Автор статьи: Ear.
Описание работы термометра
Назначение этого термометра всего лишь показывать температуру. Небольшие отличия от других подобных схем только в формате вывода температуры на LED индикатор, который представляет из себя 4-х разрядный сверхяркий CA04-41SRWA. В качестве датчика температуры применён DS18B20 в обычном включении с отдельным проводом питания.Схема расчитана на питание от батареек, поэтму при включении питания индикатор не показывает ничего. Программа термометра при этом проходит инициализацию и сразу уходит в спящий режим. Спящий режим микроконтроллера позволяет экономить энергию источника питания. При нажатии на кнопку, подключенную к PORTB0, включается индикация.
На индикатор выводится подсказка:
Затем на индикатор выводятся сами показания температуры.
Вид вывода показаний следущий:
Датчик температуры DS18B20 измеряет температуру с разрешением 0,0625 градусов цельсия. Термометр считывает показания из датчика и округляет их до десятых долей градуса. Десятые доли градуса выводятся на индикацию во всех режимах индикации, кроме режима температур меньших, чем -10 градусов цельсия. Это сделано для того, чтобы на показаниях отрицательных температур всегда присутствовал знак "минус".
Показания присутствуют на индикаторе в течение 30 секунд. Затем прибор снова уходит в спящий режим и индикатор выключается.
Моделирование термометра в протеусе
Модель в протеусе позволила отработать программную часть термометра не собирая сам прибор в железе. Все режимы оттестированы. Сбоев при моделировании в программе нет.
Саму модель можно загрузить по ссылке: termo_i_v2.DSN
Принципиальная схема термометра
Схема нарисована отталкиваясь от рисунка печатной платы. Сначала была сделана разводка проводников печатной платы, таким образом, чтобы длина проводников и расположениен деталей было оптимальным и только после того, как на печатной плате было получено соответствие портов микроконтроллера PIC16F628A выводам индикатора CA04-41SRWA была составлена точная принципиальная схема.
Печатная плата термометра
Доброго времени суток уважаемые читатели. Как видно из названия статьи, речь в ней пойдет о термометре собранном на PIC. Итак. Почему и как всё начиналось?!
Понадобилась мне схема простейшего термометра для подвала гаража. Начал искать подходящую схему в Интернете. Важным критерием было применение минимального количества элементов в схеме. Сразу скажу, что таких схем термометров в сети навалом. Но! Чаще всего они выполнены на AVR с которыми я к глубокому своему сожалению не дружу. Поэтому стал искать схему на PIC. Но и тут меня ожидало разочарование. Схемы термометров на PIC есть. Но там применяют, то транзисторы для индикаторов, то внешний кварц, либо еще что то, что усложняло схему и было неприемлемо в моем случае. Наконец, после долгих поисков, подходящая мне схема была найдена тут:
http://www.labkit.ru/html/show_meter?id=38
И была успешно повторена неоднократно. Всё прекрасно работает. (на сайте автора этой схемы есть и прошивка и печатная плата для повторения данного термометра). Время шло. И в одно прекрасное время во первых выяснились недочеты данной схемы и еще мне понадобилось применить индикатор с Общим Катодом (на сайте автора прошивка была только под Общий Анод). Теперь о недочете схемы в первоисточнике. Изначально в схеме автора нет резистора подтяжки у датчика температуры. Тоесть резистор на 4,7К в схеме отсутствует. Да действительно при таком исполнении схемы термометр может работать, но только при условии, если датчик температуры впаян сразу в плату, либо длина провода на котором находится датчик не должен превышать длины провода метр, полтора метра. Не более. В противном случае индикатор начинает показывать какую- то ерунду, а не температуру.
Такой поворот событий меня совсем не обрадовал. Потому как длинна провода с датчиком мне была нудна не менее 10 метров.
Эта проблема решилась очень просто и быстро, именно установкой подтягивающего резистора 4,7К на датчике. После чего датчик стал работать стабильно при любой длине провода. Но как быть, если у меня есть индикаторы только с общим катодом! А прошивка сделана под анод… Вот тут мне и помог Станислав Дмитриев. За что ему огромнейшее спасибо. Он не только написал прошивку под общий анод. Но так же и под общий катод и под разные типы датчиков температуры (DS18S20 или DS18B20). Что позволило еще более унифицировать данную схему. И рекомендовать её к повторению. Также можно применить в схеме как четырех разрядные семисегментники так и трех разрядные семисегментники. Что является не большим, но все, же плюсом.
Теперь сама схема
Как вы видите, схема не отличается от той, что представлена, была на сайте http://www.labkit.ru
Так и было задумано изначально. Единственное изменение в схеме это установка дополнительного резистора. Схему я не стал перерисовывать с нуля. Просто добавил недостающий элемент схемы. По сути если Вы хотите еще более упростить схему и у вас есть стабильный источник питания 5В, то Вы можете исключить из схемы и линейный стабилизатор. И запитать МК сразу от 5В.
Теперь поговорим немного о том, как самому настроить прошивку под нужный вам индикатор или датчик. Тут всё просто.
Загрузив файл прошивки в программатор, Вы сами: исходя из того, что вам нужно и смотря на данный скриншот, прописываете нужные вам параметры в файл прошивки в разделе EPROM. После чего можете прошивать контролер.
В моём варианте печатной платы в плате предусмотрено место не только для линейного стабилизатора, но и для диодного моста (что позволит запитывать схему напряжением от 7,5В до 12В. А так же на плате предусмотрено место для установки клемника, который позволяет не впаивать датчик температуры в плату, а зажать его зажимами. Это удобно при смене датчика, либо при установке датчика на длинный провод. Позволяет быстро сменить провод.
Рисунок платы
Как Вы можете видеть термометр собран на двух платах. На одной устанавливается семисегментный индикатор (трех или четырех разрядный). На второй плате устанавливаются все остальные элементы схемы. Платы между собой соединяются, по средствам гребенки, либо как в моем случае проводами..
В конце фото моего готового термометра.